Pemangkin yang sangat cekap yang menukarkan gas propana kepada hidrokarbon yang lebih berat telah dibangunkan oleh Universiti Sains dan Teknologi Raja Abdullah Arab Saudi. (KAUST) penyelidik. Ia mempercepatkan tindak balas kimia yang dikenali sebagai metatesis alkana, yang boleh digunakan untuk menghasilkan bahan api cecair.

Pemangkin menyusun semula propana, yang mengandungi tiga atom karbon, ke dalam molekul lain, seperti butana (mengandungi empat karbon), pentana (dengan lima karbon) dan etana (dengan dua karbon). "Matlamat kami adalah untuk menukar alkana berat molekul yang lebih rendah kepada alkana julat diesel yang berharga," kata Manoja Samantaray dari Pusat Pemangkin KAUST.

Di tengah-tengah pemangkin adalah sebatian dua logam, titanium dan tungsten, yang berlabuh pada permukaan silika melalui atom oksigen. Strategi yang digunakan ialah catalysis by design. Kajian terdahulu menunjukkan bahawa pemangkin monometalik terlibat dalam dua fungsi: alkana kepada olefin dan kemudian metatesis olefin. Titanium dipilih kerana keupayaannya untuk mengaktifkan ikatan CH parafin untuk mengubahnya kepada olefin, dan tungsten dipilih kerana aktivitinya yang tinggi untuk metatesis olefin.

Untuk mencipta pemangkin, pasukan memanaskan silika untuk mengeluarkan air sebanyak mungkin dan kemudian menambah heksametil tungsten dan tetraneopentyl titanium, membentuk serbuk kuning muda. Para penyelidik mengkaji pemangkin menggunakan spektroskopi resonans magnetik nuklear (NMR) untuk menunjukkan bahawa atom tungsten dan titanium terletak sangat rapat pada permukaan silika, mungkin hampir ≈0.5 nanometer.

Para penyelidik, diketuai oleh Pengarah pusat Jean-Marie Basset, kemudian menguji pemangkin dengan memanaskannya hingga 150°C dengan propana selama tiga hari. Selepas mengoptimumkan keadaan tindak balas— contohnya, dengan membenarkan propana mengalir secara berterusan ke atas mangkin—mereka mendapati bahawa produk utama tindak balas adalah etana dan butana dan setiap pasangan atom tungsten dan titanium boleh memangkinkan purata 10,000 kitaran sebelum kehilangan aktiviti mereka. "Nombor pusing ganti" ini adalah yang tertinggi pernah dilaporkan untuk tindak balas metatesis propana.

Kejayaan pemangkinan dengan reka bentuk ini, para penyelidik mencadangkan, adalah disebabkan oleh kesan kerjasama yang dijangkakan antara kedua-dua logam. Pertama, atom titanium mengeluarkan atom hidrogen daripada propana untuk membentuk propena dan kemudian atom tungsten bersebelahan memecahkan propena terbuka pada ikatan berganda karbon-karbonnya, mencipta serpihan yang boleh bergabung semula menjadi hidrokarbon lain. Para penyelidik juga mendapati bahawa serbuk pemangkin yang mengandungi hanya tungsten atau titanium berprestasi sangat buruk; walaupun kedua-dua serbuk ini digabungkan secara fizikal, prestasi mereka tidak sepadan dengan pemangkin koperasi.

Pasukan ini berharap untuk mereka bentuk pemangkin yang lebih baik dengan nombor pusing ganti yang lebih tinggi, dan jangka hayat yang lebih lama. "Kami percaya bahawa dalam masa terdekat, industri boleh menerima pakai pendekatan kami untuk menghasilkan alkana julat diesel dan secara amnya pemangkinan mengikut reka bentuk," kata Samantaray.